JPH06106017B2 - 固定子コイルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は回転電機の固定子コイルで絶縁テープの巻回作
業を自動化するための固定子コイルの製造方法に関す
る。

（従来の技術） 一般に第10図及び第11図に示すように、亀甲形コイル１
は固定子鉄心２のスロット2aに挿入される直線状の一対
のコイル辺部3,3とその両端からスロット2aの外側に突
出するコイル端部4,5（以下、口出線６側のコイル端部
４を接続側コイル端部4,反口出線６側のコイル端部５を
反接続側コイル端部５という）とから構成され、更にコ
イル端部4,5の中央部にはＵ字状部7,8を有している。そ
して、この亀甲形コイル１の全周及び口出線６には絶縁
テープ９（第13図参照）が螺旋状に巻回されている。

また、一対のコイル辺部3,3の内、スロット2aの底部2b
に挿入されるコイル辺部３を下コイル側コイル辺部3a、
スロット2aの開口部2cに挿入されるコイル辺部３を上コ
イル側コイル辺部3bとする。下コイル側コイル辺部3aと
Ｕ字状部7,8間にある部分を夫々下コイル側コイル端部
（以下、単に下コイル端部という）4a,5a、上コイル側
コイル辺部3bとＵ字状部7,8間にある部分を夫々上コイ
ル側コイル端部（以下、単に上コイル端部という）4b,5
bと称する。

（発明が解決しようとする問題点） 従来、このような亀甲形コイル１を製造する場合には、
予め亀甲形に成形されたコイルの全周に手作業で絶縁テ
ープ（以下、単にテープという）９を螺旋状に巻回して
いた。しかし、これは熟練を要して生産性向上が望めな
いだけでなく、手作業であるためにテープ９の巻付けピ
ッチがばらつく、テープ巻回作業中にテープ９に傷をつ
け絶縁性の低下を招くことが多い。このためテープ９の
巻回を自動化しテープ巻回作業の未熟者でも良品質のテ
ープ巻回を効率的に行う方法が種々提案されている。

テープの巻回作業（以下、単にテーピング作業という）
を自動化する方法は、例えば特開昭53−100403号公報，
特開昭57−102476号公報に示されている。この方法によ
れば、予め亀甲形に成形されたコイルにテープ９を巻回
するようにしている。このため、テーピング作業を自動
化できる部分は、第14図に示すように亀甲形コイル１の
内のコイル辺部３及びこれに連なるコイル端部4,5の一
部に過ぎず、コイル端部4,5の残りの部分は依然として
手作業によりテーピング作業を行わなければならない。

そこで、コイル端部５全体をも含むテーピング作業を自
動化する方法として、６自由度を有するロボットにテー
プ巻回ヘッドを取り付ける方法が試みられている。これ
は例えば第15図に示すように、ロボットアームの先端10
にテープ９のボビン11を保持したテープ巻回ヘッド12を
取り付けて、亀甲形コイル１のコイル端部５にテープ９
を螺旋状に巻回する方法である。この方法はテープ巻回
ヘッド12がＵ字状部８に接近すると、テープ巻回ヘッド
12と下コイル端部5aとが平行状態となっているので干渉
することが避けられず、結局コイル端部５全体に亘って
テーピング作業を自動化することは不可能であった。

これらに対し、コイル端部５全体のテーピング作業をも
自動化する方法が、特開昭56−115159号公報に示されて
いる。この方法によれば、第16図に示すように予め平面
的な略六角形状に巻回された原コイル13に、自動テーピ
ング装置によりテープ９を巻回し、その後、原コイル13
を亀甲形に成形するものである。この場合、原コイル13
は平面的な形状をしているため、口出線6,6間の部分を
除く略全周のテーピング作業を自動化することができる
利点がある。

しかし、テーピング作業後に原コイル13を亀甲形に成形
する際、第17図に示すように成形後にコイル辺部３とな
る部分14と成形後にコイル端部4,5となるコイル端部分1
5との間のコーナ部分16は、矢印Ａ方向に折曲して略一
直線状にした後に更に矢印Ｂ方向に折曲するため、コー
ナ部分16が大きく変形される。すると、コーナ部分16に
螺旋状に巻回されたテープ９が大きくずれたり、裂け又
は皺が発生し絶縁性の低下は避けられない。

特に、テープとして厚さ0.05mm以下の樹脂製薄膜或いは
カラス繊維を織った布などに、マイカ粉を付着させたマ
イカテープを使用した場合のテープを損傷による絶縁性
の低下は、回転電機として致命的な欠陥を持つこともな
りかねない。特に、このコーナ部分16は亀甲形コイル１
を固定子鉄心２のスロット2aに挿入した時、第12図
（ａ），（ｂ）に示すように固定子鉄心２の端面2dの近
傍に位置し、しかも固定子鉄心２の端面2dとコーナ部分
16の素線との間には大きな電位差がある。このため、コ
ーナ部分16の絶縁性の低下は短絡事故につながる可能性
が大きいので、実用化は困難であった。

本発明は上記欠点を改良したもので、その目的は、口出
線間を除く略全周のテーピング作業が自動化できて生産
性が向上すると共に絶縁性の低下を少なくする。また亀
甲形コイルのコイル辺部と端部間のコーナ部分の絶縁テ
ープ損傷をなくし、コーナ部分での短絡事故の虞のない
コイル製造方法を提供する。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、固定子に使用される亀甲形コイルの製造方法
において、断面矩形状の素線を複数回多層に巻回し並行
する直線状部分とこの直線状部分の両端にＵ字状部を有
しループ形状に形成して成る原コイルを得る第１工程
と、前記原コイルのＵ字状部と直線状部分の内の上側及
び下側直線部で下側直線部を上段にし上側直線部を下段
にして夫々クランプして挟持し、この状態で直線状部分
の内の下コイル端部を直線状部分の素線多層方向に対し
直交する方向に伸びるように前記下側直線部を押し拡げ
ると共にこの反対方向に上コイル端部を下傾斜曲成する
よう上側直線部を押し拡げ、この動作中に両Ｕ字状部が
互いに向き合う方向に移動し静止した時点でクランプ状
態の両Ｕ字状部を前記素線多層方向に対し角度θだけ回
転捩じれさせ、両Ｕ字状部及び上側，下側直線部から夫
々クランプを取り外し予備成形コイルを形成する第２工
程と、この予備成形コイルの口出線側Ｕ字状部の口出線
間並びに口出線を除く全周に絶縁テープを自動的に巻回
する第３工程と、口出線側の下コイル端部と第３工程で
巻回した反口出線側の下コイル端部とを両端のＵ字状部
に対して夫々下傾斜曲成して亀甲形コイルの下コイル側
下コイル端部を得る第４工程とを順に実行して固定子コ
イルを得る製造方法である。

（作用） 上記成形方法によれば、第３工程で反口出線側のＵ字状
部に絶縁テープを巻回する時、予備成形コイルの下コイ
ル側コイル端部に接近したロボットアームの先端に取り
付けたテープ巻回ヘッドが、従来のように下コイル側コ
イル端部と平行するのではなく斜め交差する状態にある
ので、テープ巻回ヘッドが下コイル側コイル端部に干渉
せず巻回動作することができる。この結果、予備成形コ
イルの口出線側Ｕ字状部の口出線間並びに口出線を除く
全周に絶縁テープを自動的に巻回することができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図乃至第９図を参照して
説明する。但し、前述した従来の技術と同一部分には同
一符号を付して説明する。

まず第１工程において、例えば断面矩形状の複数本の素
線17（第５図参照）を図示しない巻線機により略同一平
面内で巻回して多層とし、なまこ形コイル（第２図参
照）の原コイル18を成形する。

次に第２工程において、原コイル18の両側の直線状部分
19の内、亀甲形コイル１の下コイル側コイル片部（以
下、下コイル片部という）3a,上コイル側コイル片部
（以下、上コイル片部という）3bとなる下側直線部19a,
上側直線部19bを、夫々下コイル側コイルクランプ20a,
上コイル側コイルクランプ20bで挟持する。この挟持と
共に、原コイル18の両端のＵ字状部7a,8aをＵ字状部ク
ランプ21で挟持する。尚、このＵ字状部クランプ21はＵ
字状部7aがＵ字状部8a側へＵ字状部8aがＵ字状部7a側へ
夫々移動可能となっている。このクランプ状態で、原コ
イル18の多層方向を垂直にして（下側直線部19aが上段
で、上側直線部19bが下段）その垂直方向を平面22（第
６図参照）とし、下コイル側コイル端部（以下、下コイ
ル端部という）4a,5aがこの平面22に対して略直交する
平面23上を矢印Ｃ方向に伸びるように（第６図では下コ
イル端部4aのみ表示）前記下側直線部19aを押し拡げ
る。一方、上コイル端部4bを平面22に対して矢印Ｃ方向
とは反対方向となる矢印Ｄ方向に下傾斜曲成するように
上側直線部19bを回転しながら押し拡げる。

このように下側直線部19a,上側直線部19bを平面22に対
して押し拡げる時に、原コイル18の両端のＵ字状部7a,8
aはＵ字状部7aが8a側へＵ字状部8aが7a側へ夫々引張ら
れ、第２図に示す矢印E,F方向に移動する。この移動が
終わった時点で、Ｕ字状部8aをＵ字状部クランプ21での
クランプ状態のまま、原コイル18の多層方向である平面
22に対し角度θだけ回転捩じれさせ、第６図に示すよう
にＵ字状部8aがＵ字状部8bとなって平面26上に位置され
る。（Ｕ字状部7aについても同様の作業をして、図示し
ないが平面22に対し角度θだけ回転させてＵ字状部7aを
平面26上に位置される。）そして、Ｕ字状部7a,8aから
Ｕ字状部クランプ21を取り外すと共に、下側直線部19a,
上側直線部19bから下コイル側コイルクランプ20a,上コ
イル側コイルクランプ20bを夫々取り外す。すると、こ
の第２工程の成形により第３図に示すように略亀甲形に
成形した予備成形コイル25が得られる。

の予備成形コイル25のＵ字状部7b,8b間の寸法L1は、亀
甲形コイル１のＵ字状部7,8間の寸法L2（第10図参照）
と略同一になり、また角度θは45°〜90°の範囲にあ
る。

続いて第３工程において、第７図に示すように予備成形
コイル25の内、口出線６側Ｕ字状部7bの口出線６間との
口出線６を除く全周に、第１図に示すようにロボットア
ームの先端10に絶縁テープ（以下、単にテープという）
９のボビン11を保持したテープ巻回ヘッド12を取り付け
て、テープ９を螺旋状に巻回する。

続いて第４工程において、テープ９を巻回した予備成形
コイル25の下コイル端部5aとなる部分とテープ未巻回の
下コイル端部4aとなる部分とを、第８図に示すように矢
印Ｇ方向に曲成すことにより（下コイル端部4aは図示な
し）、予備成形コイル25を亀甲形コイル１に成形する。
この成形を行う場合、下コイル辺部3aと下コイル端部4
a,5a間のコーナ部分27並びにＵ字状部7b,8bは、第２工
程において亀甲形コイル１のそれに略近い寸法と形状に
曲成されているので、この成形は主として下コイル端部
4a,5aを成形するものである。

そして、最後に予備成形コイル25の内、口出線６側Ｕ字
状部7bの口出線６間と口出線６を、テープ９を巻回して
第９図に示すように亀甲形コイル１を完成する。

次に実施例の作用及び効果について説明する。上記の実
施例においては、第３工程のＵ字状部8bにテープ９を巻
回する時、ロボットアームの先端10に取り付けたテープ
巻回ヘッド12が、予備成形コイル25の下コイル端部5aと
従来のように平行するのではなく斜め交差する状態にあ
るので、テープ巻回ヘッド12が下コイル端部5aに干渉す
ることなく巻回動作ができる。この結果、Ｕ字状部8bに
テープ９を規定通りに巻回することができる。

次に第４工程の成形においては、下コイル端部4a,5aは
比較的大きな曲率半径で曲げられるので、この部分に巻
回されたテープ９が大きくずれたり，切れたり，皺が寄
ったりすることはない。しかも、第３工程で巻回したＵ
字状部８については下コイル端部4a,5a曲成時に若干の
変形を伴うが、テープ９の損傷には影響しない微小な変
形に止まっている。それ以外の上コイル辺部3bやコイル
端部4b,5b及び下コイル辺部3aは変形せず、下コイル辺
部3aはその位置を変えるのみである。

また、下コイル辺部3aと下コイル端部4a,5aの接続点で
あるコーナ部分27は第２工程において成形完了してお
り、第４工程の下コイル端部4a,5a曲成時には殆ど変形
せず、このコーナ部分27に巻回されたテープ９の大きな
ずれ，切れ，皺が発生するなどの虞はない。

以上の結果、予備成形コイル25の内、口出線６側Ｕ字状
部7bの口出線６間と口出線６を除く全周のテーピング作
業を自動化できるので、熟練作業を必要とせず生産性が
向上する。また手作業でないのでテープ９の巻付けピッ
チがばらついたり、絶縁テープ巻回作業中にテープ９に
傷を付けて絶縁性の低下を招く虞はない。更にコーナ部
分27のテープ９の損傷はなく良好な絶縁性が維持でき、
コーナ部分27での短絡事故の虞はない。

尚、以上の説明においては原コイルの形状をなまこ形コ
イルで説明したが、形状が長円形，楕円形，円形，六角
形であっても前述したものと同様の効果が得られる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、Ｕ字状部に絶縁テープを
巻回する時、ロボットアームの先端に取り付けたテープ
巻回ヘッドが、予備成形コイルの下コイル側コイル端部
と従来のように平行するのではなく斜め交差する状態に
あるので、テープ巻回ヘッドが下コイル側コイル端部に
干渉せず巻回動作することができる。この結果、予備成
形コイルの内、口出線側Ｕ字状部の口出線間と口出線を
除く全周のテーピング作業を自動化できるので、熟練作
業を必要とせず生産性が向上する。そして、手作業によ
るテーピング作業時に発生しやすい絶縁テープの損傷を
少なくすることができる。

更に、亀甲形コイル成形時にコーナ部分が殆ど変形しな
いので、コーナ部分の絶縁テープの損傷はなく良好な絶
縁性が維持でき、コーナ部分での短絡事故の虞れのない
コイルの製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第９図は本発明の実施例を示すもので、第１
図はテープ巻回ヘッドによるコイル端部のテーピング状
態の説明図、第２図は第１工程で巻回した原コイルの平
面図、第３図は予備成形コイルの平面図、第４図は第３
図の正面図、第５図は第２図のＶ−Ｖ断面図、第６図は
第２工程の成形手順を示す原コイルの断面図、第７図は
第３工程終了後の予備成形コイルの平面図、第８図は第
４工程の成形手順を示す原コイルの断面図、第９図は第
４工程終了後の予備成形コイルの平面図であり、第10図
は亀甲形コイルの平面図、第11図は第10図の正面図、第
12図（ａ），（ｂ）は固定子鉄心のスロットに挿入のコ
イル辺部の平面図、第13図は亀甲形コイルの断面図であ
り、第14図，第15図は従来製法を示したもので第14図は
自動テーピングで絶縁テープを巻回後のコイル平面図、
第15図は第１図相当図、第16図は他の従来例を示す第14
図相当図、第17図は第15図のコイル成形手順説明の斜視
図である。 図面中、１は亀甲形コイル、３はコイル辺部、3aは下コ
イル側コイル辺部、3bは上コイル側コイル辺部、４は接
続側コイル端部、５は反接続側コイル端部、4a,5aは下
コイル側コイル端部、4b,5bは上コイル側コイル端部、
６は口出線、7,8,7b,8bはＵ字状部、９は絶縁テープ、1
8は原コイル、19aは下側直線部、19bは上側直線部、20a
は下コイル側コイルクランプ、20bは上コイル側コイル
クランプ、21はＵ字状部クランプ、25は予備成形コイル
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定子に使用される亀甲形コイルの製造方
   法において、断面矩形状の素線を複数回多層に巻回し並
   行する直線状部分とこの直線状部分の両端にＵ字状部を
   有しループ形状に形成して成る原コイルを得る第１工程
   と、前記原コイルのＵ字状部と直線状部分の内の上側及
   び下側直線部で下側直線部を上段にし上側直線部を下段
   にして夫々クランプして挟持し、この状態で直線状部分
   の内の下コイル端部を直線状部分の素線多層方向に対し
   直交する方向に伸びるように前記下側直線部を押し拡げ
   ると共にこの反対方向に上コイル端部を下傾斜曲成する
   よう上側直線部を押し拡げ、この動作中に両Ｕ字状部が
   互いに向き合う方向に移動し静止した時点でクランプ状
   態の両Ｕ字状部を前記素線多層方向に対し角度θだけ回
   転捩じれさせ、両Ｕ字状部及び上側，下側直線部から夫
   々クランプを取り外し予備成形コイルを形成する第２工
   程と、この予備成形コイルの口出線側Ｕ字状部の口出線
   間並びに口出線を除く全周に絶縁テープを自動的に巻回
   する第３工程と、口出線側の下コイル端部と第３工程で
   巻回した反口出線側の下コイル端部とを両端のＵ字状部
   に対して夫々下傾斜曲成して亀甲形コイルの下コイル側
   下コイル端部を得る第４工程とを順に実行することを特
   徴とする固定子コイルの製造方法。